Белки собрали в базу данных по принципу нехватки знаний о них
Проект получил название Unknome
Британские исследователи представили пополняемую и редактируемую пользователями базу данных белков, в которой они ранжируются по степени того, насколько мало о них известно. Проект призван обратить внимание на подобные белки и ускорить процесс их изучения. Публикация об этом появилась в журнале PLoS Biology.
Как известно со времени прочтения человеческого генома, в нем закодировано примерно 20 тысяч белков. Применение протеомного и транскриптомного подхода в прошедшие после этого два десятилетия подтвердило, что большинство из них экспрессируются, и позволило выяснить назначение многих из них. Тем не менее, многие белки до сих пор остаются не охарактеризованными несмотря на то, что значительная их часть эволюционно консервативна и может выполнять критически важные функции. Во многом это связано с тем, что исследователи склонны фокусироваться на уже изученных белках, поскольку такие работы дают более предсказуемый результат.
Чтобы систематизировать подход к идентификации и характеризации неизвестных белков, сотрудники Лаборатории молекулярной биологии британского Совета по медицинским исследованиям, Кембриджского и Оксфордского университетов под руководством Мэтью Фримена (Matthew Freeman) и Шона Манро (Sean Munro) создали и выложили в открытый доступ базу данных Unknome (буквально «незном», сокращенное от unknown genome — «неизвестный геном»). Она содержит ортологичные по базе PANTHER и собранные в кластеры последовательности белков человека и популярных модельных животных (таких, например, как кишечная палочка, дрозофила и мышь), взятые из базы UniProt. Им присваивается численная оценка «известности» (knownness) на основании аннотаций в проекте Gene Ontology (GO). Пользователи могут присваивать им свою оценку, исходя из имеющейся информации.
Авторы работы оценили пригодность Unknome как основания для экспериментальной работы, выбрав с его помощью набор из 260 белков дрозофилы с неизвестными функциями (показатель известности 1,0 и менее), сохранившихся у людей. Нокдаун некоторых из этих генов с помощью РНК-интерференции приводил к утрате жизнеспособности. Функциональный скрининг остальных указал на участие некоторых в фертильности, развитии организма, передвижении, контроле качества синтезированных белков и устойчивости к стрессу. Выборочное выключение генов с использованием CRISPR/Cas9 определило два гена, отвечающих за мужскую фертильность, и компонент сигнального пути Notch, принимающего участив нейрогенезе, онкогенезе и связанного с различными неврологическими заболеваниями и пороками развития.
Исследователи заключают, что тщательная оценка недостаточности знаний о функции гена и кодируемого им белка предоставляет ценный ресурс для поиска направлений биологических исследований и, возможно, стратегий их эффективного финансирования.
Иногда на точность генетических баз данных могут влиять весьма неожиданные факторы. В материале «Наследили тут» можно почитать о том, как данные в одной из таких баз оказались испорчены неизвестными паразитами.
Для этого потребовалось выращивание дермальных сосочков
Американские и бразильские ученые с помощью 3D-биопечати создали практически полноценный лоскут кожи с функционально активными волосяными фолликулами. Для этого они сначала вырастили сфероид дермального сосочка, который затем перенесли в напечатанную кожу. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances. Кожа человека имеет довольно сложное строение. Она состоит из трех основных частей — подкожной клетчатки, дермы и эпидермиса — каждая из которых имеет собственную тканевую структуру. Помимо этого в коже присутствуют придатки кожи — волосяные фолликулы, потовые и сальные железы. В целом, вся эта сложная структура образована примерно 15 типами клеток эпителиального и мезенхимального происхождения, распределенных в определенной пространственной зависимости. Такое устройство кожи создает сложности для ее искусственного выращивания в качестве материала для трансплантации. Существующие технологии создания искусственно выращенной кожи предполагают наращивание кератиноцитов непосредственно поверх дермального каркаса, состоящего из синтетических субстратов или белков, включая коллаген I типа. Однако в таких моделях отсутствуют структурные, биомолекулярные и клеточные особенности настоящей кожи человека — например, отсутствует система волосяного фолликула, связанного с сальной железой, дермальный сосочек которого выступает регулятором дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток в коже. Команда американских и бразильских ученых под руководством Панкаджа Каранде (Pankaj Karande) из Политехнического института Ренсселера исследовала потенциал 3D-биопечати для разработки сложных моделей кожи, содержащих структуры настоящей кожи, в том числе волосяных фолликулов. Они использовали платформу для 3D-печати на основе пневматической экструзии (подробнее о сущности и разнообразии биопринтеров можно прочитать в нашем материале «Очередь на печать»). Для начала ученые выяснили, что для создания сфероида размером, аналогичного размеру дермального сосочка, клетки которого координируют дифференцировку клеток кожи, необходимо три тысячи клеток. Поскольку взаимодействие между мезенхимальными и эпителиальными клетками считается ключевым в развитии структуры волосяного фолликула, ученые включили эндотелиальные клетки пупочной вены человека, кератиноциты и меланоциты в сфероид. Такие сфероиды через семь дней отчетливо напоминали дермальный сосочек человека. В дальнейшем ученые обнаружили, что в сфероиде отчетливо прослеживается строение дермы кожи — клеточные и биохимические профили сфероида были схожи с человеческими. Затем ученые перенесли дермальный сфероид в напечатанную на биопринтере модель кожи человека с дермой, дермально-эпидермальным соединением и эпидермисом. Подсаженные в эту модель к дермальным сосочкам напечатанные волосяные фолликулы хорошо прижились и сделали весь органоид полноценной и жизнеспособной моделью человеческой кожи. Потенциально такие органоиды можно применять в качестве более совершенных трансплантатов кожи. В дальнейшем необходимо проверить их безопасность и эффективность в животных моделях, а затем у человека. Ранее мы рассказывали, что ученые получили материал для искусственной кожи из покровов тела атлантической медузы.
